Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения


М. Никитин
«Происхождение жизни». Глава из книги







Главная / Новости науки версия для печати

Чтобы дикий рис превратился в культурный, хватило единственной мутации


Впервые рис начали возделывать в юго-восточной Азии более 6000 лет назад. На сегодняшний день рис — главная пища человечества, он кормит более половины населения земли (фото с сайта www.sciencedaily.com)
Впервые рис начали возделывать в юго-восточной Азии более 6000 лет назад. На сегодняшний день рис — главная пища человечества, он кормит более половины населения земли (фото с сайта www.sciencedaily.com)

Как и в случае с пшеницей, ключевым моментом в доместикации (окультуривании) риса было появление разновидности с неопадающими семенами, что позволило древним земледельцам резко сократить потери при сборе урожая. Ученые из Мичиганского университета (США) выявили генетическую подоплеку этого события. Появление культурного риса было обусловлено заменой одной-единственной аминокислоты в регуляторном белке, управляющем формированием «отделительного слоя» между зерном и плодоножкой.

Предком культурного риса (Oryza sativa) считается дикорастущий вид с опадающим семенами O. nivara или близкий к нему O. rufipogon (или, возможно, оба этих вида). Недавно было установлено, что опадение семян зависит от гена, получившего условное название sh4. Это выяснили методами классической генетики, скрещивая дикий рис с культурным и подсчитывая число потомков с опадающими и неопадающими семенами в первом и втором поколениях гибридов. Для дикого риса O. nivara характерен доминантный аллель этого гена, соответствующий опадающим семенам; рецессивный аллель, характерный для домашнего риса, обеспечивает неопадающие семена. Однако до сих пор не было известно, какую функцию выполняет кодируемый этим геном белок и каким образом он контролирует опадение семян.

На этот раз исследователи поставили себе целью окончательно разобраться в этом вопросе. Cкрещивания разных видов и сортов риса и анализ количественного распределения различных комбинаций опадения/неопадения семян с другими признаками (генетическими маркерами) позволили локализовать участок ДНК длиной 1700 пар нуклеотидов, расположенный на 4-ой хромосоме и несущий искомую мутацию (или комплекс мутаций — на тот момент это еще не было известно).

Следующим этапом исследования было секвенирование (определение последовательности нуклеотидов) и сравнение этого участка генома у растений с опадающими и неопадающими семенами. Выяснилось, что неопадение семян обусловлено одной-единственной нуклеотидной заменой: тимин (Т) дикого риса заменился на гуанин (G) домашнего, что привело к замене аминокислоты лизина на аспарагин в соответствующем белке.

Сам белок, судя по его аминокислотной последовательности, является транскрипционным фактором (см. также «Эволюция человека сопровождалась изменением активности генов-регуляторов», Элементы, 13.03.2006), то есть его функция состоит в регуляции активности каких-то других генов. Ученые не поленились проверить это экспериментально. Они применили генно-инженерную технологию: приделали к гену sh4 ген зеленого флуоресцирующего белка медузы и ввели эту конструкцию в растительные клетки. В клетках химерный ген был транслирован в химерный светящийся белок, и ядра клеток зажглись зелеными огоньками. Это подтвердило, что sh4 кодирует транскрипционный фактор (или по крайней мере какой-то ядерный белок), поскольку транскрипционные факторы, в отличие от подавляющего большинства других белков, концентрируются в ядре, где они занимаются регуляцией работы генов, а в других частях клетки им делать нечего.

Запрограммированное отделение определенных органов и частей (например, спелых плодов или отслуживших листьев) играет в жизни растений важную роль, однако механизмы этого процесса изучены пока слабо. Известно, что обычно в том месте, где должно произойти отделение, формируется «отделительный слой» из клеток особого строения. У дикого риса между зерном и плодоножкой образуется хорошо различимый на срезах «отделительный слой», состоящий из мелких тонкостенных клеток. У культурного риса этот слой формируется только частично, так что зерно остается прочно прикрепленным к плодоножке. Ученые проверили, в каких частях растения экспрессируется (то есть работает) ген sh4. Оказалось, что он работает как раз там, где формируется отделительный слой, тогда как в других частях растения экспрессия данного гена не обнаруживается (в описанных выше экспериментах с зеленым флуоресцирующим белком ген заставляли экспрессироваться в корнях «насильно», при помощи особых генно-инженерных ухищрений).

Чтобы окончательно подтвердить свои выводы, ученые ввели в геном культурного риса «дикий» вариант гена sh4 и убедились, что это приводит к формированию нормального (то есть полного) отделительного слоя.

Судя по всему, доместикация риса была связана с отбором растений, несущих мутантный вариант гена sh4. Мутация, вероятно, не полностью вывела из строя соответствующий белок, а лишь немного «подпортила» его, иначе отделительный слой не формировался бы вовсе, что создало бы большие проблемы при обмолоте. По-видимому, небольшие изменения регуляторных генов сыграли важную роль и в доместикации других растений, по крайней мере, соответствующие данные уже имеются по кукурузе и томатам.

Источник: Changbao Li, Ailing Zhou, Tao Sang. Rice Domestication by Reducing Shattering // Science. 2006. V. 311. P. 1936-1939.

Александр Марков


Комментарии (1)



Последние новости: ГенетикаАлександр Марков

01.12
Иммунный статус макак зависит от социального
28.11
У собак есть эпизодическая память
24.11
Метаморфоз у личинок червя Hydroides elegans запускается бактериями
23.11
Численность и генетическое разнообразие китовых акул измерили по пробам воды
22.11
Фиджийские муравьи сами выращивают для себя жилища
14.11
Ген, работающий в мышцах и костях, у обезьян стал регулировать развитие мозга
09.11
Разнообразие пищевого поведения у нематоды Caenorhabditis elegans поддерживается балансирующим отбором
03.11
Змеи потеряли ноги из-за выключения гена Sonic hedgehog
01.11
Предки современных шимпанзе и бонобо неоднократно скрещивались друг с другом
27.10
Моллюски разных видов могут заражать друг друга раком

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия